地震作用下多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的破壞特點(diǎn)及震害啟示

劉景齊

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300000）

1 砌體結(jié)構(gòu)主要存在的抗震問(wèn)題

缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在初步設(shè)計(jì)階段還缺建筑場(chǎng)地巖土工程的勘察資料，有的在初步設(shè)計(jì)會(huì)審之后就直接進(jìn)入了施工圖設(shè)計(jì)，缺乏必要的資料造成設(shè)計(jì)的缺陷。

結(jié)構(gòu)體系設(shè)置不當(dāng)。如一半采用砌體承重，而另…半或局部采用全框架承重或排架承重；底框磚房中一半為底框，而另一半為磚墻落地承重，這種情況常發(fā)現(xiàn)在平面縱軸與街道軸線相交的住宅，其底層為商店，設(shè)計(jì)成一半為底框磚房（有的為二層底框），而另一半為磚墻落地自承，造成平面剛度和豎向剛度二者都產(chǎn)生突變，對(duì)抗震十分不利。

底框磚房超高超層。尤其是底層為“家?guī)У辍钡拇u房，高度超過(guò)限值Im 以上。

抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)掌握不當(dāng)或不設(shè)防。有的項(xiàng)目嚴(yán)格應(yīng)按七度采取抗震措施的，但設(shè)計(jì)中又按六度設(shè)防，減低了抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，造成偷工減料現(xiàn)象；或者有些項(xiàng)目的抗震措施根本就沒(méi)有設(shè)防。

任意更改設(shè)計(jì)尺寸，造成結(jié)構(gòu)缺陷。例如，住宅磚房中為追求大客廳，布置大開(kāi)間和大門洞，有的大門洞間墻寬僅有240mm，并將陽(yáng)臺(tái)作成大懸挑(懸挑長(zhǎng)度大于2m)延擴(kuò)客廳面積；部分“局部尺寸”不滿足要求時(shí)，有的不采取加強(qiáng)措施，有的采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢；住宅磚房中限于場(chǎng)地或“造型”，布置成復(fù)雜平面，或縱、橫墻沿平面布置多數(shù)不能對(duì)齊，或墻體沿豎向布置上下不連續(xù)等等。

抗震措施布置不當(dāng)。如外墻轉(zhuǎn)角處，大廳四角未設(shè)構(gòu)造柱或構(gòu)造柱不成對(duì)設(shè)置；以構(gòu)造柱代替磚墻承重；山墻與縱墻交接處不設(shè)抗震構(gòu)造柱；有些項(xiàng)目不采用圈梁，或者只采用半圈梁形式，造成房屋整體穩(wěn)定性下降。

2 地震作用裂縫類型和形成機(jī)理

地震作用主要是對(duì)房屋墻體、梁、柱產(chǎn)生相應(yīng)的荷載分布，造成局部應(yīng)力集中引起開(kāi)裂，一旦裂縫寬度較大，材料變形超過(guò)允許撓度，造成結(jié)構(gòu)崩塌。分析裂縫類型及形成機(jī)理，有助于提高抗震措施。

2.1 地震裂縫類型、特點(diǎn)

分析表明：地震的裂縫主要與在墻體上且與墻體所在位置有關(guān)，例如：在內(nèi)橫墻與外縱墻交界處多為豎向裂縫；窗間墻多為交叉狀x 型裂縫和為水平裂縫：內(nèi)橫墻或山墻一般多出現(xiàn)交叉狀X 型裂縫；在砌體結(jié)構(gòu)房屋四角墻體多為斜向八字型裂縫；高低層錯(cuò)落處則出現(xiàn)墻體水平裂縫；底層框架抗震墻上層砌體結(jié)構(gòu)，在底層窗口上部或者下部出現(xiàn)水平裂縫等。

2.2 形成機(jī)理和原因分析

砌體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度以及變形能力較低，所以在地震作用下，墻體極易產(chǎn)生裂縫。在內(nèi)橫墻與外縱墻交界處，特別是墻體接槎的薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)?shù)卣鹌叫信c內(nèi)橫墻作用時(shí)，如果該處施工時(shí)咬槎質(zhì)量不佳，外縱墻外閃導(dǎo)致在接槎交界處產(chǎn)生豎向裂縫；當(dāng)?shù)卣鹌叫信c外縱墻作用時(shí)，如果窗間墻較寬，即其高度比相對(duì)較小，此時(shí)墻體出現(xiàn)剪切型受力狀態(tài)，故出現(xiàn)交叉狀X 形裂縫；當(dāng)?shù)卣鸫怪庇谕饪v墻作用時(shí)，如果窗間墻較窄，即高度比相當(dāng)較大，此時(shí)墻體出現(xiàn)彎曲型受力狀態(tài)，故出現(xiàn)水平狀裂縫；至于窗肚墻，內(nèi)橫墻和山墻，一般情況下，都屬于高度比較小的墻體，當(dāng)?shù)卣鹚脚c上述墻體作用時(shí)，都屬于剪切狀態(tài)，故出現(xiàn)交叉狀x 形裂縫；在高低層錯(cuò)落的部位，由于剛度不同，變形不一致特別是高層部分的墻體較高時(shí)，往往在高出部分墻體的下部出現(xiàn)彎曲形的水平裂縫；至于底層為框架磚抗震墻，上層為砌體結(jié)構(gòu)的多層磚混結(jié)構(gòu)，由于底層多為大開(kāi)間房屋，橫墻間距較大，當(dāng)?shù)卣鹌叫杏跈M墻作用時(shí)，由于上述節(jié)后上剛下柔且當(dāng)外縱墻窗口較大時(shí)，則在窗口上部或下部易出現(xiàn)水平裂縫。

3 抗震措施

汶川地震對(duì)于未設(shè)防的砌體結(jié)構(gòu)，基本都是唐山地震的重復(fù)，按照89 規(guī)范以后設(shè)計(jì)的，如果采取圈粱和構(gòu)造柱措施的砌體結(jié)構(gòu)，大多震害比較輕，很少發(fā)生脆性破壞倒塌，因此砌體結(jié)構(gòu)主要是如何落實(shí)抗震規(guī)范執(zhí)行的問(wèn)題，特別是落實(shí)圈梁和構(gòu)造柱抗震措施，需要進(jìn)一步研究的工作可能并不多。主要是落實(shí)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)、施工、執(zhí)行規(guī)范的力度問(wèn)題。對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)抗震措施，做幾點(diǎn)說(shuō)明。

建筑平面和立面的規(guī)整性是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分基礎(chǔ)、重要的內(nèi)容。砌體結(jié)構(gòu)平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱并具有良好的整體性，縱橫墻布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，防止豎向剛度突變，同一軸線上窗間墻寬度宜均勻；對(duì)于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋質(zhì)心與剛度中心往往不容易重合，在地震作用下會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，大大加劇地震的破壞力度；對(duì)體型不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠(yuǎn)端墻段的抗震驗(yàn)算。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，房屋重心盡可能降低，避免采用錯(cuò)落的立面，突出屋面建筑部分的高度不應(yīng)過(guò)高，以免地震時(shí)發(fā)生鞭梢效應(yīng)，同時(shí)應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。

歷次震害證明，砌體房屋的層數(shù)越多，高度越高，它的地震破壞程度越大，所以控制磚砌體房屋的總高度及總層數(shù)對(duì)減少地震時(shí)帶來(lái)的震害有很大的作用?，F(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）對(duì)多層砌體房屋的總高度和總層數(shù)有了強(qiáng)制性規(guī)定。在設(shè)計(jì)中房屋總高度及總層數(shù)應(yīng)同時(shí)滿足上標(biāo)的限值，因?yàn)闃巧w重量占房屋總重的一半左右，房屋總高度相同，多一層樓蓋就意味著增加半層樓的側(cè)向地震作用，同時(shí)加大對(duì)底部的傾覆力矩。在中、強(qiáng)地震作用下，因傾覆力矩過(guò)大，使得底部墻體產(chǎn)生過(guò)大的壓力或剪刀而被破壞，故此減輕自重、減少層數(shù)、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。

增強(qiáng)砌體房屋的剛度及整體性。房屋是縱、橫向承重構(gòu)件和樓蓋組成的一個(gè)具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，其抗震能力的強(qiáng)弱取決于結(jié)構(gòu)的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性。因此，采現(xiàn)澆樓、屋蓋是一種較好的增強(qiáng)樓房結(jié)構(gòu)空間剛度和整體穩(wěn)定性的方法，在適當(dāng)?shù)牟课辉鲈O(shè)構(gòu)造柱，并配置些構(gòu)造鋼筋，也能達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的作用；另外，設(shè)置配筋圈梁可限制散落問(wèn)題，增強(qiáng)空間剛度，提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，從而提高房屋的抗震性能。

合理布置縱墻和橫墻。多層磚混房屋的主要承重構(gòu)件是縱、橫墻體，在地震中主要由于承重縱、橫墻在地震力作用下產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)傾斜、錯(cuò)動(dòng)、倒塌等現(xiàn)象，進(jìn)而使房屋造到破壞；所以合理布置縱、橫墻對(duì)提高房屋抗震性能起到很大的作用。多層磚混房屋應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系，縱、橫墻的布置宜均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同時(shí)一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。房屋的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性決定著房屋抗震能力的高低，多層磚混房屋一般采用縱墻或橫墻承重，由于非承重方向的約束墻體少，間距大，因而房屋該方向剛度較弱，空間剛度和整體性均較差，拉震能力低；在高烈度地區(qū)，墻體由于平面外的失穩(wěn)而先行破壞，進(jìn)而引起整個(gè)房屋倒塌。

4 結(jié)束語(yǔ)

地震作用給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成的危害是巨大的，如果加強(qiáng)必要的抗震措施，提高施工人員的技術(shù)水平，完善抗震施工圖集，才能將災(zāi)害減少至最低。

[1]盧先軍,王毅紅,蘇東君,史耀華;砌體結(jié)構(gòu)房屋抗震性能評(píng)價(jià)與加固對(duì)策[J];長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(建筑與環(huán)境科學(xué)版);2004年01 期

[2]蘇東君;城鎮(zhèn)低矮房屋抗震性能分析[D];長(zhǎng)安大學(xué);2006年

[3]王桂蘭,席斯;安裝阻尼器為建筑增加一份抗震保險(xiǎn)[N];中國(guó)建材報(bào);2003年